【视频】机器人控制的基本方法-互联网视野

机器人的控制方法，根据控制量、控制算法的不同分为多种类型。下面分别针对不同的类型，介绍常用的机器人控制方法。
一、根据控制量分类
按照控制量所处空间的不同，机器人控制可以分为关节空间的控制和笛卡尔空间的控制。对于串联式多关节机器人，关节空间的控制是针对机器人各个关节的变量进行的控制，笛卡尔空间控制是针对机器人末端的变量进行的控制。按照控制量的不同，机器人控制可以分为：位置控制、速度控制、加速度控制、力控制、力位混合控制等。这些控制可以是关节空间的控制，也可以是末端笛卡尔空间的控制。
位置控制的目标是使被控机器人的关节或末端达到期望的位置。下面以关节空间位置控制为例，说明机器人的位置控制。如图1-1所示，关节位置给定值与当前值比较得到的误差作为位置控制器的输入量，经过位置控制器的运算后，其输出作为关节速度控制的给定值。关节位置控制器常采用PID算法，也可以采用模糊控制算法。

图1-1 关节位置控制示意图
在图1-1中，去掉位置外环，即为机器人的关节速度控制框图。通常，在目标跟踪任务中，采用机器人的速度控制。此外，对于机器人末端笛卡尔空间的位置、速度控制，其基本原理与关节空间的位置和速度控制类似。

图1-2 加速度控制示意图
图1-2所示为分解加速度运动控制示意图。首先，计算出末端工具的控制加速度。然后，根据末端的位置，速度和加速度期望值，以及当前的末端位置、关节位置与速度，分解出各关节相应的加速度，再利用动力学方程计算出控制力矩分解加速度控制，需要针对各个关节进行力矩控制。

图1-3 关节力/力矩控制示意图
图1-3为关节的力/力矩控制框图。由于关节力/力矩不易直接测量，而关节电机的电流又能够较好的反映关节电机的力矩，所以常采用关节电机的电流表示当前关节力/力矩的测量值。力控制器根据力/力矩的期望值与测量值之间的偏差，控制关节电机，使之表现出期望的力/力矩特性。

图1-4 力位混合控制框图
图1-4所示为一种力位混合控制的框图，它由位置控制和力控制两部分组成。位置控制为PI控制，给定为机器人末端的笛卡尔空间位置，末端的笛卡尔空间位置反馈由关节空间的位置经过运动学计算得到。图中，T为机器人的运动学模型，J为机器人的雅克比矩阵。末端位置的给定值与当前值之差，利用雅克比矩阵的逆矩阵转换为关节空间的位置增量，再经过PI运算后，作为关节位置增量的一部分。
力控制同样为PI控制，给定为机器人末端的笛卡尔空间力/力矩，反馈由力/力矩传感器测量获得。末端力/力矩的给定值与当前值之差暴风一号，利用雅克比矩阵的转置矩阵转换为关节空间的力/力矩。关节空间的力/力矩经过PI运算后，作为关节位置增量的另一部分。位置控制部分和力控制部分的输出，相加后作为机器人关节的位置增量期望值。机器人利用增量控制，对其各个关节的位置进行控制。图1-5所示的力位混合控制，只是力位混合控制中的一种简单方案，是R-C（Raibert-Craig）力位混合控制的简化形式，在实际应用中应针对具体环境进行一些必要的修正。
二、根据控制算法分类
按照控制算法的不同，机器人的控制方法可以分为PID控制、变结构控制、
自适应控制、模糊控制、神经元网络控制等方法。也有的文献将现有的控制算法分为逻辑门限控制、PID控制、滑模变结构控制、神经网络控制和模糊控制等。这些控制方法并非孤立的，在一个控制系统之中常常结合在一起使用。
1、PID控制
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
2、变结构控制
变结构控制是20世纪50年代从苏联发展起来的一种控制方案。所谓变结构控制，是指控制系统中具有多个控制器，根据一定的规则在不同的情况下采用不同的控制器。采用变结构控制具有许多其他控制所没有的优点，可以实现对一类具有不确定参数的非线性系统的控制。
3、自适应控制
所谓自适应控制，是指系统的输入或干扰发生大范围的变化时，所设计的系统能够自适应调节系统参数或控制策略，使输出仍能达到设计的要求，其基本结构如图2-1所示。自适应控制所处理的是具有“不确定性”的系统，通过对随机变量状态的观测和系统模型的辨识，设法降低这种不确定性。控制结果常常是达到一定的控制指标，即“最优的控制”被“有效的控制”所取代。
自适应控制系统按其原理的不同，可分为模型参考自适应控制系统、自校正控制系统、自寻优控制系统、变结构控制系统和智能自适应控制系统等。在这些类型的自适应控制系统中，模型参考自适应控制系统和自校正控制系统较成熟，也较常用。

图2-1 自校正控制系统的基本结构
4、模糊控制
在模糊控制中，输入量经过模糊量化成为模糊变量，有模糊变量经过模糊规则的推理获得模糊输出，经过解模糊得到清晰的输出量用于控制。模糊控制最早
在1965年由美国加利福尼亚大学的Zadeh教授提出，1974年英国的E.H.Mamdani成功地将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机控制。随后无法触碰的爱，模糊控制在控制领域得到了快速发展，并获得大量成功的应用。
5、神经元网络控制
神经网络控制是20世纪80年代末期发展起来的自动控制领域的前沿学科之一。它是智能控制的一个新的分支，为解决复杂的非线性、不确定、不确知系统的控制问题开辟了新途径。 神经网络控制是（人工）神经网络理论与控制理论相结合的产物，是发展中的学科。它汇集了包括数学、生物学、神经生理学、脑科学、遗传学、人工智能、计算机科学、自动控制等学科的理论、技术、方法及研究成果，其基本结构如图2-2所示。
在控制领域，将具有学习能力的控制系统称为学习控制系统，属于智能控制系统张绿萍。神经控制是有学习能力的，属于学习控制，是智能控制的一个分支。 神经控制发展至今最强主母，虽仅有十余年的历史，已有了多种控制结构。如神经预测控制、神经逆系统控制等。



亲爱的企业家朋友：
你是否了解，美团点评获得了 33 亿的融资金额，在估值排名中以 1230 亿位居互联网企业第五名？
你是否了解，陆金所注册用户已接近 3000 万，每周投资参与人次达 85 万？
你是否了解，2016 年滴滴出行估值高达 338 亿，一年之后估值达到 2280 亿人民币？
你是否了解，2016年小米公司以 3080 亿人民币的估值戴呐，排名互联网公司第二？
你是否了解，全球抢先的无人飞行器控制系统大疆科技，客户遍及全球100多个国家，目前估值690亿元北娃大王？
你是否了解，国内首家互联网稳妥公司众安稳妥，目前估值820亿元？
你是否了解，阿里巴巴集团蚂蚁金服目前估值4410亿元？
你是否了解，菜鸟网络目前估值515亿元？
你是否了解，全球最大的社交网站Facebook拥有每月超过22亿人的活跃用户，目前估值3635亿？
如果你不了解，请走进《互联网兵法》课堂，E时代企业导师严兆海老师现场为您揭秘互联网+时代财富密码！

裁员关店潮
多家知名企业被迫裁员
大众中国区8月份开始裁员
HTC中国裁员50%，宣布裁员2250
可口可乐中国区裁员13000人
亿滋上海工厂正在面临关停
多家知名企业被迫裁员
2016年8月：百盛集团将关闭重庆万象门店，上半年已关闭西安东大街和重庆大坪店两家门店
2016年6月：华联商厦关闭开业22年的成都店
2016年5月：南京八佰伴停业
2016年4月：世纪金花关闭银川店
2016年3月：来雅百货关闭泉州中骏世界城店
2016年3月：喜乐地购物中心关闭长沙万家丽路门店
2016年2月：摩尔百货关闭成都天府店
2016年2月：新华百货关闭银川东方红店
2016年2月：NOVO百货关闭重庆大融城店
2016年2月：天虹商场关闭深圳深南君尚店
2016年1月：新世界百货关闭北京时尚店
中网时代，中国网商教育品牌领导者！
中网时代蓬安天气预报，乌丸莲耶打造中国网络科技教育服务知名品牌！
中网时代，帮助每一名中国人轻松实现电商梦想！
马云力荐，传统企业老板必看，创新型企业家E时代企业导师 严兆海《时代网商智慧》！！！


《互联网兵法》——你不可错过的必修课！权威，趋势，智慧！中国网商教育先行者、创新型企业家、E时代企业导师严兆海老师现场授课，破解传统企业转型升级之道，解密互联网+时代的财富密码！中国最大的免费教学平台韩电冰箱，价值30万电商总裁系列课程学习全免费，错过即损失！杜星萤！！

企业家商学院
开启创新型企业家孵化工程




创新型企业家，E时代企业导师什么时候入梅，中国教育慈善家，央视特约嘉宾，著名品牌策划专家，商业模式首席设计师，现任中网时代网络科技教育集团董事局主席、华夏策源咨询顾问有限公司首席顾问、移动互联网电子商务（中国）协会会长、北京大学企业转型升级总裁班实践导师。2013年进入中国网商教育业，近年来在深圳、上海、北京、广州等30多个大中城市巡回授课，向中国13亿人传播网商智慧，成功帮助3000多家企业快速成功转型神威茄子，帮助超过30万人用互联网改变了自己的命运。其授课风格以实战、落地、高效著称中国石柱网！！
主讲课程包括：《如何造就新一代电商总裁》、《互联网+时代，传统企业如何转型》、《互联网金融与众筹融资》、《移动电商微营销总裁班》、《颠覆一切的互联网思维》、《互联网兵法》、《网商模式》、《网商MBA》、《电商总裁班》、《中国创业家》等，填补了中国网商教育的多项空白。是互联网时代中国最具创新精神和颠覆思维的创业家导师和企业导师，被称为21世纪中国下一个时代的"商业领袖"！！！


创新型企业家，E时代企业导师严兆海老师全国巡回演讲，场场爆满拉斐尔定律！受到众多传统中小企业家欢迎，带领他们走上上市转型之路，帮助3000万企业找到了希望，帮助上百万家企业走出了发展困境！让他们在互联网时代找到了赚钱的商业模式和盈利模式！

创新型企业家，E时代企业导师严兆海老师运用颠覆与创新思维，升级与重构产能，再造与重生企业的方式，帮助3000家企业快速成功转型，帮助超过 30万人用互联网改变了自己的命运。被学员尊为中国网商教育先行者！苍龙混世！！


时代造就人物，人物影响时代！创新型企业家E时代企业导师严兆海做客《影响力人物》分享助推传统企业转型，畅谈影响力人物的传奇故事。

创新型企业家E时代企业导师、中国网商教育先行者、中国首席教育慈善家【严兆海】做客ＣＣＴＶ演播室，畅谈互联网+助推传统企业转型，向13亿中国人传播网商智慧！

中国首席教育慈善家，创新型企业家，E时代企业，导师严兆海老师深情寄语2019学习型中国世纪成功论坛：弘扬仁爱精神，传播慈善文化，推动教育发展，2019共同铸就大爱与梦想！！！

创新型企业家E时代企业导师严兆海，亲赴北京录制个人讲座，目前讲座已在全国各大机场书店同步面市，汇聚经典课程即将掀起互联网培训界的新浪潮。



1-你想快速和互联网接轨吗？
2-你想快速让你的企业转型升级吗？
3-你想快速突破业绩吗？
4-你想快速摆脱压货困扰吗？
5-你想快速轻零资产创业吗？
6-你想找到百分百回报好项目吗？
7-你想快速融资解决现金问题吗江国宾？
8-你想用互联网倍增利润赚钱吗？
9-你想快速解开微商赚钱秘诀吗？
10-你想解开手机年赚1000万的奥秘吗？
11-你想把握互联网+时代的创业投资机会吗？
12-你想知道建一个网站如何快速融资1000万的秘诀吗？
13-你想了解10万变100万变1000万的资本裂变秘诀吗？

【以下六类人一定要参加】：
1-缺钱的一定要来参加？——这里快速帮你解决融资问题！
2-缺项目的一定要参加？——这里给你推荐回报百分百的好项目！
3-企业亏损的一定要参加？——这里帮你转型落地快速盈利！
4-想创业的一定要参加墟鼎？——这里让你直接白手起家当老板！
5-想寻找投资机会的一定参加？——这里帮你把握互联网时代的机遇！
6-没资金没项目的人一定参加？——这里直接把你推上创富轨道！
这是一个可以融资的课堂！
这是一个可以落地的课堂！
这是一个可以创业的课堂！
这是一个可以造富的课堂！
这是一个可以蜕变灵魂的课堂！
这是一个可以改变命运的课堂！
这是一个遇见富三代错过悔终生的课堂！
《互联网兵法》——你不可错过的必修课！
权威，趋势，智慧！中国网商教育先行者，创新型企业家E时代企业导师严兆海老师现场授课，破解传统企业转型升级之道，解密互联网+时代的财富密码，把你推上时代巅峰！！！
课程价值39800元，现前10名费用全免tboys，只收取980元茶水、场地服务费，错过即损失！
?如果您从没有上过严兆海老师现场课程，请你一定要马上报名参加，因为震憾！
?如果您从没有接受任何学习，请你一定要马上参加，因为要学就学最好的！
?如果您想走出企业发展困境、快速实现转型升级、 请你一定要马上参加 ，因为有效！太有效！非常有效！
活动时间：2019年1月11日—1月12日
活动地点：深圳市罗湖区春风路3002号金碧酒店2楼活动对象
董事长、总经理、中小微企业老板、项目创始发起人活动要求
正装出席，携带公司及项目资料，提前报名，谢绝空降！咨询电话
400-880-5150
0755-2227 5752
扫一扫，了解更多信息
中网时代服务号


互联网视野订阅号